PROTOPLASMA: GESCHIEDENIS, KENMERKEN, COMPONENTEN, FUNCTIES - BIOLOGIE - 2026

Het protoplasma is het levende celmateriaal. Deze structuur werd voor het eerst geïdentificeerd in 1839 als een vloeistof die van de muur te onderscheiden was. Het werd beschouwd als een transparante, stroperige en rekbare substantie. Het werd geïnterpreteerd als een structuur zonder duidelijke organisatie en met talrijke organellen.

Protoplasma wordt beschouwd als het hele deel van de cel dat zich in het plasmamembraan bevindt. Sommige auteurs hebben echter het celmembraan, de kern en het cytoplasma in het protoplasma opgenomen.

Dierlijke eukaryote cel. Bron: door Nikol valentina romero ruiz, van Wikimedia Commons

Momenteel wordt de term protoplasma niet veel gebruikt. In plaats daarvan hebben wetenschappers er de voorkeur aan gegeven rechtstreeks naar cellulaire componenten te verwijzen.

Geschiedenis

De term protoplasma wordt toegeschreven aan de Zweedse anatoom Jan Purkyne in 1839. Het werd gebruikt om te verwijzen naar het vormingsmateriaal van dierlijke embryo's.

Al in 1835 beschreef de zoöloog Felix Dujardin de substantie in de rhizopoden. Het geeft het de naam sarcoda en geeft aan dat het fysische en chemische eigenschappen heeft.

Later, in 1846, introduceerde de Duitse botanicus Hugo von Mohl de term protoplasma opnieuw om te verwijzen naar de stof die aanwezig was in plantencellen.

In 1850 verenigt de botanicus Ferdinand Cohn de termen, wat aangeeft dat zowel planten als dieren protoplasma hebben. De onderzoeker wijst erop dat in beide organismen de stof die de cellen vult vergelijkbaar is.

In 1872 introduceerde Beale de term bioplasma. In 1880 stelde Hanstein het woord protoplast voor, een nieuwe term om de hele cel aan te duiden, met uitzondering van de celwand. Deze term werd door sommige auteurs gebruikt om de cel te vervangen.

In 1965 introduceerde Lardy de term cytosol, die later werd gebruikt om de vloeistof in de cel te noemen.

Protoplasmatische theorie

Anatoom Max Schultze stelde aan het einde van de 19e eeuw voor dat protoplasma de fundamentele basis van het leven is. Schultze suggereerde dat protoplasma de stof is die de vitale activiteiten van weefsels in levende wezens reguleert.

De werken van Schultze worden beschouwd als het startpunt van de protoplasmatische theorie. Deze theorie werd ondersteund door de voorstellen van Thomas Huxley in 1868 en door andere wetenschappers van die tijd.

De protoplasmatische theorie stelde dat protoplasma de fysieke basis van het leven was. Op zo'n manier dat de studie van deze substantie ons in staat zou stellen het functioneren van levende wezens te begrijpen, inclusief de mechanismen van overerving.

Met het beter begrijpen van celfunctie en -structuur heeft de protoplasmatische theorie haar geldigheid verloren.

Algemene karakteristieken

Protoplasma bestaat uit verschillende organische en anorganische verbindingen. De meest voorkomende stof is water, dat bijna 70% van zijn totale gewicht uitmaakt en fungeert als drager, oplosmiddel, thermoregulator, smeermiddel en structureel element.

Bovendien bestaat 26% van het protoplasma uit over het algemeen organische macromoleculen. Dit zijn grote moleculen gevormd door polymerisatie van kleinere subeenheden.

Onder deze vinden we koolhydraten, macromoleculen die zijn samengesteld uit koolstof, waterstof en zuurstof, die energie opslaan voor de cel. Ze worden gebruikt in de verschillende metabolische en structurele functies van het protoplasma.

Evenzo zijn er verschillende soorten lipiden (neutrale vetten, cholesterol en fosfolipiden), die ook als energiebron voor de cel dienen. Bovendien zijn ze een bestanddeel van de membranen die de verschillende protoplasmatische functies regelen.

Eiwitten vormen bijna 15% van de samenstelling van protoplasma. Onder deze hebben we structurele eiwitten. Deze eiwitten vormen het protoplasmatische raamwerk en dragen bij aan de organisatie en cellulair transport.

Andere eiwitten die in protoplasma aanwezig zijn, zijn enzymen. Ze fungeren als katalysatoren (stoffen die de snelheid van een chemische reactie wijzigen) van alle metabolische processen.

Evenzo zijn er verschillende anorganische ionen aanwezig die slechts overeenkomen met 1% van de samenstelling (kalium, magnesium, fosfor, zwavel, natrium en chloor). Deze dragen bij aan het handhaven van de pH van het protoplasma.

Componenten

Protoplasma bestaat uit het plasmamembraan, het cytoplasma en het nucleoplasma. Maar dankzij de vooruitgang in de elektronenmicroscopie is het tegenwoordig bekend dat de celstructuur nog ingewikkelder is.

Bovendien zijn er een groot aantal subcellulaire compartimenten en structureel zeer complexe cellulaire inhoud. Naast de organellen, die hier zijn opgenomen als onderdeel van het cytoplasma.

Plasma membraan

Het plasmamembraan of plasmalemma bestaat voor ongeveer 60% uit eiwitten en 40% uit lipiden. De structurele opstelling wordt verklaard door het vloeiende mozaïekmodel. Hierin presenteert het membraan een fosfolipide dubbellaag waarin eiwitten zijn ingebed.

Alle celmembranen worden geacht dezelfde structuur te hebben. Het plasmalemma is echter het dikste membraan van de cel.

Het plasmalemma is niet te zien met de lichtmicroscoop. Pas in de late jaren 50 van de 20e eeuw kon de structuur gedetailleerd worden.

Cytoplasma

Het cytoplasma wordt gedefinieerd als al het materiaal van de cel dat in het plasmalemma wordt aangetroffen, de kern niet inbegrepen. Het cytoplasma omvat alle organellen (cellulaire structuren met gedefinieerde vorm en functie). Evenzo de substantie waarin de verschillende cellulaire componenten zijn ondergedompeld.

Cytosol

Het cytoskelet vormt een eiwitraamwerk dat het cellulaire raamwerk vormt. Het bestaat uit microfilamenten en microtubuli. Microfilamenten zijn voornamelijk gemaakt van actine, hoewel er andere eiwitten zijn.

Deze filamenten hebben een verschillende chemische samenstelling in verschillende soorten cellen. Microtubuli zijn buisvormige structuren die in wezen gemaakt zijn van tubuline.

Organellen

De kern is het cellulaire organel dat de genetische informatie van de cel bevat. Daarin vinden de processen van celdeling plaats.

Drie componenten van de kern worden herkend: nucleaire envelop, nucleoplasma en nucleolus. De nucleaire envelop scheidt de kern van het cytoplasma en bestaat uit twee membraaneenheden.

Het nucleoplasma is de interne substantie die intern wordt begrensd door de nucleaire envelop. Het vormt een waterige fase die een groot aantal eiwitten bevat. Het zijn voornamelijk enzymen die het metabolisme van nucleïnezuren reguleren.

Chromatine (DNA in zijn gedispergeerde fase) zit in het nucleoplasma. Bovendien wordt de nucleolus gepresenteerd, een structuur die wordt gevormd door eiwitten en RNA.

Kenmerken

Alle processen die in de cel plaatsvinden, worden geassocieerd met protoplasma, via zijn verschillende componenten.

Het plasmamembraan is een selectieve structurele barrière die de relatie controleert tussen een cel en de omgeving eromheen. Lipiden verhinderen de doorgang van hydrofiele stoffen. Eiwitten regelen de stoffen die het membraan kunnen passeren en regelen hun binnenkomst en uitgang in de cel.

In het cytosol vinden verschillende chemische reacties plaats, zoals glycolyse. Dit is direct betrokken bij veranderingen in celviscositeit, amoeboïde beweging en cyclose. Evenzo is het van groot belang bij de vorming van de mitotische spoel tijdens de celdeling.

In het cytoskelet worden microfilamenten geassocieerd met celbeweging en contractie. Terwijl microtubuli betrokken zijn bij celtransport en helpen bij het vormen van de cel. Ze nemen ook deel aan de vorming van centriolen, cilia en flagella.

Intracellulair transport, evenals transformatie, assemblage en secretie van stoffen, is de verantwoordelijkheid van het endoplasmatisch reticulum en dictyosomen.

De processen van transformatie en accumulatie van energie vinden plaats in fotosynthetische organismen met chloroplasten. ATP verkrijgen via cellulaire ademhaling vindt plaats in de mitochondriën.

Fysiologische eigenschappen

Er zijn drie fysiologische eigenschappen beschreven die verband houden met protoplasma. Dit zijn metabolisme, voortplanting en prikkelbaarheid.

In het protoplasma vinden alle metabolische processen van de cel plaats. Sommige processen zijn anabool en houden verband met de synthese van protoplasma. Anderen zijn katabool en zijn betrokken bij de desintegratie ervan. Metabolisme omvat processen zoals spijsvertering, ademhaling, absorptie en uitscheiding.

Alle processen die verband houden met reproductie door celdeling, evenals de codering voor de synthese van eiwitten die nodig zijn voor alle cellulaire reacties, vinden plaats in de kern van de cel, die zich in het protoplasma bevindt.

Prikkelbaarheid is de reactie van het protoplasma op een externe stimulus. Dit is in staat om een ​​fysiologische reactie op te wekken waardoor de cel zich kan aanpassen aan de omgeving eromheen.

Referenties

1. Liu D (2017) De cel en het protoplasma als houder, object en substantie: 1835-1861. Journal of the History of Biology 50: 889-925.
2. Paniagua R, M Nistal, P Sesma, M Álvarez-Uría, B Fraile, R Anadón, FJ Sáez en M Miguel (1997) Cytologie en histologie van planten en dieren. Biologie van dierlijke en plantaardige cellen en weefsels. Tweede druk. McGraw Hill-Interamericana uit Spanje. Madrid, Spanje. 960 p.
3. Welch GR en J Clegg (2010) Van protoplasmatische theorie tot cellulaire systeembiologie: een reflectie van 150 jaar. Am. J. Physiol. Cell Physiol. 298: 1280-1290.
4. Welch GR en J Clegg (2012) Cel versus protoplasma: revisionistische geschiedenis. Cell Biol Int.36: 643-647.